【正文】 藝規(guī)程及工裝設(shè)計 5 軸零件的加工 ................................................................................... 10 軸類零件加工工藝分析 .......................................................... 10 軸零件加工工藝 ...................................................................... 12 加工坐標(biāo)系設(shè)置 ...................................................................... 15 手工編程 ................................................................................. 17 加工成品三維模型如圖 .......................................................... 20 結(jié) 論 .................................................................................................... 22 致 謝 .................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ................................................................................................ 24 附 錄 .................................................................................................... 25 階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 1 1 前 言 在機(jī)械加工工藝教學(xué)中，機(jī)械制造專業(yè)學(xué)生及數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)數(shù)控車床操作技術(shù)。數(shù)控車工基礎(chǔ)工藝?yán)碚摷凹寄苡袡C(jī)融合，包括夾具的使用、量具的識讀和使用、刃具的刃磨及使用、基準(zhǔn)定位等，分類敘述了車床操作、數(shù)控車床自動編程仿真操作、數(shù)控車床編程與操 作的初、中級內(nèi)容。對涉及與數(shù)控專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)知識、專業(yè)計算，都進(jìn)行了有針對性的論述，目的在于塑造理論充實、技能扎實的專業(yè)技能型人才。在整個工 藝過程的設(shè)計過程中，要通過分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低，合理的選用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準(zhǔn)、剛性好，合理選用刀具和切削參數(shù)，使得零件的加工在保證零件精度的情況下，加工效率最高、刀具消耗最低。 階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 2 2 工藝方案分析 零件圖 圖 21 階梯軸零件圖 零件圖分析 該零件表面由圓柱 ,順圓弧，錐體，槽，螺紋 等表面組成。 確定加工方法 加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。 階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 3 確定加工方案 零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。 毛坯首先是經(jīng)過在普通車床加工出來的半粗車零件，如圖 圖 22 階梯軸零件圖 在數(shù)控車床上采用 G71 車削固定循環(huán)，按如圖所示輪廓，采用一把刀完成粗、精車。的高速鋼車削螺紋。 (2)．審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理，分析 零件材料的選取是否合理。結(jié)合本零件的介紹去 技術(shù)要求如下： 階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 4 1)尺寸精度 配合軸頸尺寸公差等級通常為 IT8IT6，該軸配合軸頸 Φ80 的公差等級為 IT7IT6，精密的約為 IT5，該軸支撐軸頸 Φ85為 IT6. 2)位置精度。徑向園跳動和端面園跳動公差通常為，高精度軸為 ,該 軸均為 . 3)表面粗糙度的要求 。裝配定位用的軸肩的 Ra值為 ；公差等級為 IT6 的 Ra 值通常是 ；公差等級為 IT7IT8的 Ra 值為 。該軸的 Φ80的 Ra 值為 ； Φ85的軸肩 Ra 值為 ； M48 軸肩的 Ra 值為。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。 定位基準(zhǔn)選擇的原則 1）基準(zhǔn)重合原則 。 2）便于裝夾的原則 。 3）便于對刀的原則 。 確定零件的定位基準(zhǔn) 以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。合理的選擇夾緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。三爪自定心卡盤的三個卡爪是同步運動的，能自動定心，一般不需要找正。 2）在兩頂尖之間裝夾 。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。 當(dāng)車削質(zhì)量較大的工件時要一段用卡盤夾住，另一段用后頂尖支撐。 4）用心軸裝夾 。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確。 階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 7 4 刀具及切削用量 選擇數(shù)控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料 (如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金 )并使用可轉(zhuǎn)位刀片。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形伏和尺寸決定。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。這類車刀的刀 尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如 90176。尖形車階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 8 刀幾何參數(shù) (主要是幾何角度 )的選擇方法與普通車削時基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點 (如加工路線、加工干涉等 )進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合于車削各種光滑連接 (凹形 )的成型面。 設(shè)置刀點和換刀點 刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢 ?所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對于工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。實際操作機(jī)床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即 “刀位點 ”與 “對刀點 ”的重合。平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點。用手動對刀操作，對刀精度較低，且效率低。加工過程中需要換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點。 確定切削用量 數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 9 程序中。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。 階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 10 5 軸零件的加工 軸類零件加工工藝分析 （ 1） 技術(shù)要求 軸類零件的技術(shù)要求主要是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸對于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。 （ 2）毛坯選擇 軸類零件除光滑軸和直徑相 差不大的階梯軸采用熱軋或冷拉圓棒料外，一般采用鍛件；發(fā)動機(jī)曲軸等一類軸件采用球墨鑄鐵鑄件比較多。 （ 3）定位基準(zhǔn)選擇 軸類零件外圓表面、內(nèi)孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，而這些表面的設(shè)計基準(zhǔn)一般都是軸中心線。 當(dāng)不能采用中心孔時或粗加工是為了提高工作 裝夾剛性，可采用軸的外圓表面作定位基準(zhǔn)，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準(zhǔn)，能承受較大的切削力，但重復(fù)定位精度并不太高。采用中心孔定位時，中心孔尺寸及兩端中心孔間的距離要保持一致。 （ 4）軸類零件的預(yù)備加工 車削之前常需要根據(jù)情況安排預(yù)備加工，內(nèi)容通常有 :直 毛坯出廠時或在運輸、保管過程 中，或熱處理時常會發(fā)生彎曲變形。因此在車削前需增加校直工序。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸上進(jìn)行，也可以在普通車床切斷或在沖床上用沖模沖切。 （ 5） 熱處理工序 鑄、鍛件毛坯在粗車前應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和技術(shù)要求安排正火火退火處理，以消除應(yīng)力，改善組織和切削性能。相對運動的表面需在精加工前或后進(jìn)行表面淬火處理或進(jìn)行化學(xué)熱處理，以提高其耐磨性。再用第二把刀、第三把完成它們可以完成的其它部位。 ② 以加工部位分序法 對于加工內(nèi)容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部分分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。 ③ 以粗、精加工分序法 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進(jìn)行校形，故一般來說凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實際情況來確定，但一定力求合理。順序一般應(yīng)按下列原則進(jìn)行： ① 上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮。 階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 12 ③ 以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。 在數(shù)控車床上粗車、半精車分別用一個加工程序控制。 （ 8）走刀路線和對刀點選擇 走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動到切削起始點、刀具切入、切出并返回切削起始點或?qū)Φ饵c等非切削空行程軌跡。合理確定對刀點 ,對刀點可以設(shè)在被加工零件上，但注意對刀點必須是基準(zhǔn)位或已精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點被加工毀壞，會導(dǎo)致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序?qū)Φ稌r注意要在與定位基準(zhǔn)有相對固定尺寸關(guān) 系的地方設(shè)立一個相對對刀位置，這樣可以根據(jù)它們之間的相對位置關(guān)系找回原對刀點。 軸零件加工工藝 （ 1）確定加工順序及進(jìn)給路線 加工順序按粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。 （ 2）選擇刀具 1）粗、精車外圓：（因為程序選用 G71 循環(huán)所以粗、精車選用同一把刀）硬質(zhì)合金 90 度放 型車刀， Kr=90 度 ,Kr＇ =60 度 。在數(shù)控車床上，目前常用的對刀方法為試切對刀法。當(dāng)取工件右端面 O為工件原點時，對刀輸入為 Z0，如圖用同樣的方法，再將工件的表面車一刀，然后保持刀具在橫向上的尺寸不變，從縱向退刀，停止主軸轉(zhuǎn)動，再量出工件車削后的直徑如圖根據(jù)長度和直徑，既可確定刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。 圖 52 Z軸方向?qū)Φ? 圖 53 x 軸方向?qū)Φ? 階梯軸的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 17 （ 3）選擇切削用量 表 55 切削用量選擇 主軸轉(zhuǎn)速 s/(r/min) 進(jìn)給量 f/(mm/r) 背吃刀量 ap/mm 粗車外圓 800 精車外圓 800 粗車螺紋 70 精車螺紋 70 切槽 115 為了螺紋容易配合，螺紋 M48 在車削大徑時，加工到直徑 ，總背吃刀量去 =（ ） mm=. 手工編程 工件右端加工： 主程序： O1234 N10 G98； 建立絕對坐標(biāo)編程 N20 M03 S600。 N40 G00 X100 Z50。 G71 車削固定循環(huán) N80 G01 Z2。 N110 X50。 N130 X78。 N150 Z135。 N170 G01 X80 Z205。 N181 G0 X100 N182 Z100 N183 M00 程序暫停 M03 S800 精車轉(zhuǎn)速 N190 G70 P80 Q180。 N210 T0100。 換 2 號刀 N230 M00。 N250 G01 Z40。